Дизельный двигатель без ТНВД

7410046 › Блог › Дизель: минусы и плюсы топливных систем

Сразу оговорюсь, статья не моя, взял что бы не потерять. Прости меня автор.
Если объявиться автор, подпишу позже авторство, мне чужого не нужно.

Сердцем дизельного автомобиля является… Нет, не двигатель, а топливная система, без которой все остальное — просто «железо». Вспомним же эволюцию механических топливных насосов, поговорим о насос-форсунках и, конечно же, не забудем про Common Rail.

Рядные ТНВД появились в первой половине прошлого века (первый в мире насос такого типа Bosch разработала в 1927 году), пережили Вторую мировую войну, их до сих пор еще можно встретить на машинах, которые продолжают колесить по нашим дорогам. Конечно, в силу размеров и массы такие ТНВД нашли применение прежде всего на коммерческой технике. Но можно вспомнить и старые добрые дизельные Mercedes W123, которые оснащались моторами серии ОМ615/ОМ616/ОМ617 с рядным ТНВД Bosch M/МV.

Название указывает на принцип размещения насосных секций с плунжерами: они располагаются одна за другой в ряд, каждая обслуживает свой цилиндр. Большой и тяжелый насос, где привод осуществляется от кулачкового вала, а регулировкой впрыскиваемого топлива и распределением его по цилиндрам заведует механика, по современным меркам не может похвастать ни быстродействием, ни точностью регулирования, а о соблюдении последних экологических требований и речи не идет, поэтому рядные ТНВД закономерно уступили свое место более технологичным системам.

Тем не менее техника эта чрезвычайно надежная и долговечная. Главным образом это связано с тем, что смазка деталей, в том числе наиболее нагруженных, обеспечивается маслом, а качество топлива очень мало влияет на состояние насоса.

Следующее поколение насосов высокого давления появилось в 1960-х. Они также использовали механический впрыск, однако их конструкция существенно отличалась от рядных ТНВД. Здесь всего один плунжер. Cовершая поступательные движения, он накачивает топливо, а при вращении распределяет его по цилиндрам. Отсюда и название данного типа ТНВД — распределительный.

За счет отказа от множества насосных секций распределительный насос гораздо компактнее и легче рядного, а его привод забирает от двигателя меньше выходной мощности. Эти качества позволили снизить размеры и массу всего силового агрегата, что способствовало массовому использованию дизельных моторов в легковых автомобилях. В качестве примера можно привести ТНВД Bosch VE и дизельные версии VW Golf начиная с 1974 года.

Несмотря на то что смазка распределительных ТНВД обеспечивается топливом и у них нет отдельного масляного картера, как на рядных насосах, особых проблем они не доставляют, показывая себя достаточно надежными и долговечными, если их не «убивают» неправильной эксплуатацией.
Характерной проблемой является высокая чувствительность к завоздушиванию системы. Если по какой-то причине топливо поступает в насос вместе с воздухом, выходит из строя устройство регулировки опережения впрыска. Причем если «пытка» длится достаточно долго, вся начинка перемалывается. Вскрываешь затем такой насос и видишь внутри «фарш» из железа… Между тем качественный ремонт с соблюдением всех технологий и применением оригинальных деталей очень дорог и может приближаться к стоимости самого подержанного автомобиля.
Дальнейшим развитием конструкции распределительных ТНВД стало использование электронного управления. В отличие от чисто механического насоса, где регулирование и подачу топлива обеспечивают вакуумные и механические элементы, здесь используется электронная плата управления. Она считывает данные с имеющихся датчиков и за счет исполнительных механизмов (электроприводов) более оперативно и точно регулирует процесс подачи топлива, что позволяет обеспечить лучшую топливную экономичность и соответствие более жестким экологическим требованиям. В качестве примера можно привести насосы Bosch VP и знаменитые моторы концерна Volkswagen AG с непосредственным впрыском 1.9 TDI и 2.5 TDI эпохи 1990-х.

Вопреки стереотипам электроника таких насосов на самом деле одна из самых надежных частей системы. Проблема же кроется в исполнительных механизмах, при помощи которых регулируется работа насоса. Со временем они изнашиваются, появляются люфты и подклинивания, что приводит к некорректной работе системы, перегреву и выходу из строя транзисторов.
Умельцы разбирают блок, выпаивают старые транзисторы, впаивают новые — и какое-то время машина ездит, а потом транзистор опять сгорает, потому что механическая проблема не решена. Требуется разобрать насос, поменять изношенные детали. Проблема же заключается в том, что после сборки насос необходимо полностью обкатать и перенастроить таблицу значений, которая зашита в управляющий блок. Механика изменилась, поэтому таблица тоже должна быть другой. Чтобы ее прописать, насос необходимо установить на стенд, снять параметры и заново «прошить» блок. Если насос ремонтировать по технологии, то делать это нужно именно так: ремонтировать механическую часть, обкатывать насос, записывать индивидуальную таблицу. Все это стоит денег, но это единственная возможность получить насос практически в новом состоянии.

Отдельной ветвью развития топливных систем стали насос-форсунки. Данная система объединяет в одном узле ТНВД и форсунку (устанавливается индивидуально на каждый цилиндр). Поршни насоса приводятся в движение распредвалом двигателя и создают впрыск топлива под высоким (свыше 2000 бар) давлением.

Насос-форсунки нашли применение прежде всего в коммерческой технике, но в свое время концерн Volkswagen AG активно внедрял данную технологию и в легковых дизельных моторах. Отказ немцев от насос-форсунок в пользу Common Rail произошел всего несколько лет назад.

Насос-форсунки управляются электронным образом и в сравнении с механическими системами обеспечивают достаточно точное дозирование впрыска. В плане надежности они мало чем отличаются от распределительных ТНВД. Но поскольку смазка трущихся деталей обеспечивается топливом, качество последнего принципиально для обеспечения надежности и ресурса системы.

Особенностью является возможность относительно простой замены отказавшей насос-форсунки на другую: данная операция не требует серьезных знаний и специнструмента, что позволяет осуществлять ее вдали от квалифицированного сервиса. И это серьезное преимущество для коммерческого транспорта, который работает в сложных условиях, где не всегда есть возможность быстро получить квалифицированную техническую помощь.

Обратная сторона медали заключается в том, что полной технологии ремонта насос-форсунок Bosch не предоставляет, а есть лишь возможность замены отдельных частей (например, распылителей). Причина такого подхода проста: полный комплект запчастей и инструментов для полноценного ремонта насос-форсунки имел бы неподъемную для сервисных станций стоимость и не окупился бы в отдельно взятом сервисе. Поэтому восстановление насос-форсунок возможно только в заводских условиях.

Common Rail — это система, которая завоевала весь мир. Почему? Она не имеет конкурентов в части топливной экономичности и экологической безопасности, позволяя вписываться даже в жесткие рамки Евро-6. К тому же это чрезвычайно «гибкая» система, которая может применяться на автомобильных, паровозных, судовых двигателях.

Чисто механически насос Common Rail гораздо проще, чем любой рядный или распределительный ТНВД. Он не имеет распределительных функций и только накачивает топливо в общую рампу. За своевременную и точную подачу топлива в цилиндры отвечают форсунки, работающие по команде блока управления. Создаваемое в системе высокое давление и конструкция инжекторов (их подвижные части очень маленькие и легкие) позволяют обеспечить высокую скорость работы. Так, основному впрыску предшествует один-два предвпрыска (они снижают жесткость работы двигателя), а заканчивает цикл один послевпрыск (дожигание газов позволяет снизить токсичность выхлопа).

Так что в определенном смысле конструкция топливной системы упрощена. С другой стороны, Common Rail чрезвычайно сложен: чтобы поддерживать нужное давление в системе и не допускать его превышения, обеспечивать точное дозирование при подаче топлива в цилиндры, применяются многочисленные датчики, системы аварийного сброса давления, исполнительные механизмы, ну а электронно-управляемые форсунки и вовсе произведение искусства…
Common Rail отличается высокой надежностью. Главный враг — загрязнения, которые забивают мельчайшие каналы и приводят к сбою в работе управляющих систем и форсунок, способны вывести из строя нагруженные элементы топливного насоса. Поэтому требования к качеству топлива, его чистоте, высоки.
С технологической точки зрения диагностика топливной системы Common Rail достаточна проста: подключившись к электронному блоку, можно получить данные о параметрах работы двигателя, увидеть имеющиеся ошибки и т.д. Однако требования к знаниям диагноста выше: он должен понимать все процессы, знать не только механику и гидравлику, но и электронику.
Ремонт же агрегатов Common Rail весьма сложен и требует точного соблюдения предписанных технологий. Неквалифицированный ремонт не приводит к желаемому результату, провоцирует дополнительные проблемы, вплоть до выхода из строя двигателя.
Особенно высокие требования предъявляются к соблюдению технологии ремонта инжекторов Common Rail. Причина кроется в том, что зазоры между движущимися частями инжектора и зазоры, от которых зависят его рабочие характеристики, составляют единицы микрон (один микрон — тысячная часть миллиметра). Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет десятки микрон, поэтому попадание волоска или пылинки внутрь инжектора может кардинально повлиять на его работоспособность.
Поэтому помимо использования специальной высокоточной измерительной аппаратуры при ремонте инжекторов CR высочайшие требования предъявляются к чистоте воздуха в помещении. Сборка инжекторов осуществляется в специальных «чистых помещениях», продуваемых воздухом через фильтры тонкой очистки.

Вывод однозначен: альтернативы Common Rail на данный момент не предвидится. Система продолжает совершенствоваться, перспективы в этом направлении очень широки. Но не будем забывать, что путь развития всех систем носит циклический характер. Сначала система усложняется для удовлетворения возрастающих требований, а затем происходит качественный технический или технологический скачок, позволяющий реализовать все достигнутое ранее более простым и экономичным способом.

Какой дизельный двигатель лучше?

Первым легковым автомобилем, оснащенным дизельным двигателем с непосредственным впрыском, стал в 1986 году Fiat Croma.

Переломным оказался период 1989-1990 года, когда в Ауди дебютировал 2.5 TDI. Подача топлива под высоким давлением была реализована с помощью электронно-управляемого распределительного насоса (роторного) с электронным управлением от Bosch. Двигатель сразу же завоевал популярность. Хотя он был довольно громким, но покорял хорошей динамикой и низким расходом топлива.

Читайте также  Как запустить двигатель от стиральной машины автомат?

Другой важное событие произошло в 1997 году – появилась система питания Common Rail (Alfa Romeo 156 1.9 и 2.4 JTD). Эта система после многочисленных модернизаций используется и сегодня.

В 1998 году концерн VAG представил свой ответ на Common Rail – насос-форсунки (PD, от немецкого Pumpe-Düse). Технология позволила на несколько лет превзойти большинство дизелей с системой впрыска Common Rail. Хотя мотор с насос-форсунками работал громче и грубее, но обеспечивал лучшую динамику при той же мощности и был экономичен. Система PD исчезла примерно через 10 лет после введения последующих все более строгих норм выбросов выхлопных газов. Турбодизели с насос-форсунками не вписывалась в экологические рамки даже с DPF-фильтром.

Сегодня на вторичном рынке присутствуют все три типа систем питания. Попробуем разобраться, какая из них предпочтительней для повседневной эксплуатации. Очевидно, Common Rail будет иметь преимущество, так система до сих пор используется производителями, а, значит, дизельные автомобили с таким двигателем будут сравнительно молодыми и незаезженными. С остальными системами подачи топлива все гораздо сложнее, так как цифры на одометре, скорее всего, смотаны, а реальный пробег – космический.

Дизельные двигатели с роторным насосом

Первым рассмотрим роторный насос с электронным управлением (распределительный, VEP). Это решение использовалось на протяжении 90-х годов. Насос обычно приводился в действие зубчатым ремнем, а иногда отдельной цепью (реже).

На рынке доминируют автомобили с непосредственном впрыском топлива и роторным насосом Bosch типа VP (29/30, 36, 37, 44 и т.д.). Это 1.9 TDI (VAG) до 1998 года, 2.5 V6 TDI (VAG), 2.0 BMW (M47), 1.8 TDDi (Ford) и DI/DTI (Isuzu/Opel). Примечательно, что некоторые двигатели дебютировали с роторным насосом (2.0d BMW M47, 1.8 TDDi Ford), а во время производства переключились на Common Rail (M47TU BMW и 1.8 TDCi Ford).

Большинство агрегатов с распределительным насосом считаются довольно долговечными и надежными, несмотря на большие пробеги. Проблемы могут быть вызваны самим насосом. И дело тут не в плохой конструкции, а в возрасте. Автомобили с такими двигателями, очевидно, прошли уже ни одну сотню тысяч километров. А на продажу они обычно выставляются, когда появляются неполадки – проблемы с запуском, дымление, повышенный расход топлива.

Типичные неисправности: износ нагнетательных элементов, утечки, неисправности электроники. Двигатели с VEP чувствительны к слишком малому количеству топлива. В таком случае насос работает практически без «смазки». Езда на «парах» противопоказана. Если бак опустошен, то лучше вызвать эвакуатор или долить солярки из канистры.

Плохая новость заключается в том, что хороший ремонт по-прежнему стоит приличных денег (20-40 тыс. рублей), а новый насос довольно дорог (свыше 60 000 рублей). Учитывая небольшую стоимость уже немолодого автомобиля, ремонт кажется неоправданно затратным.

Некоторые пытаются отремонтировать насос заменой сгоревшего транзистора в блоке управления насосом. Обычно это помогает, но ненадолго. Транзистор сдается из-за повышенного внутреннего сопротивления изношенного насоса, поэтому новый транзистор вскоре тоже сгорит.

Приличный возраст означает и риск проблем с оборудованием (турбина, маховик) и различными датчиками. Но есть и хорошие новости. Двигатели с насосом VEP обычно имеют сравнительно простые и дешевые форсунки. Поэтому для их ремонта или замены много денег не понадобится.

Дизельные двигатели с Common Rail

В 1997 году на рынке появилась система впрыска Common Rail, а первым серийным автомобилем с CR стал Alfa Romeo 156. Давление впрыска в первом поколении Common Rail было значительно выше (1300 бар), чем в системе с распределительным насосом. Подача топлива под высоким давлением позволила заметно улучшить культуру работы и производительность дизельных моторов.

Со временем система Common Rail развивалась, и наряду с электромагнитными форсунками появились пьезоэлектрические, давление топлива, подаваемого в камеры сгорания, превысило 2000 бар. Сегодняшние системы Common Rail (4-го поколения) настолько точны, что впрыск можно разделить на 7-8 фаз. Благодаря этому в сочетании с мощными системами очистки выхлопных газов двигатели CR вписываются в последние жесткие нормы выбросов.

Другая сторона медали – это стоимость обслуживания и ремонта. Дизели с Common Rail являются более продвинутыми технически, чем питаемые роторным насосом. Это означает необходимость использования только топлива хорошего качества и более высокие затраты на ремонт насоса и форсунок. После 150-200 тыс. км распылители форсунок загрязняются или повреждаются, и топливо перестает дозироваться должным образом. Автомобиль становится вялым, увеличивается расход топлива и обороты, загораются индикаторы неисправности двигателя/свечей накала.

До недавнего времени неисправности пьезоэлектрических форсунок и электромагнитных некоторых производителей (например, Denso) были особенно проблематичными. Отсутствовали запасные части и технологии.

Сегодня затраты на ремонт немного снизились. Электромагнитные форсунки Bosch, Denso и Delphi восстанавливаются без каких-либо проблем. А вот ремонт пьезоэлектрических Denso и Bosch становится проблемой. Среди пьезоэлектрических сравнительно легко воскресить форсунки Siemense/Continental.

Стоимость ремонта? Все зависит от производителя и типа форсунок. За восстановление электромагнитных форсунок попросят от 4000 до 16 000 рублей, а пьезоэлектрических – от 8000 до 16 000 рублей.

Типичные неисправности: загрязнение или износ наконечников форсунок, утечки топлива из-под уплотнений форсунок (запах топлива в салоне), износ топливного насоса высокого давления (15-25 тысяч рублей).

Популярные версии двигателей Common Rail:

— BMW — 2.0d (M47TU, N47), 3.0d (M57, N57);

— Fiat — 1.6, 1.9, 2.0 JTD, JTD, Multijet;

— PSA – 1.6, 2.0 и 2.2 HDi;

— Renault/Nissan – 1.5, 1.9 и 2.0 dCi;

— Kia/Hyundai – 1.7 и 2.0 CRDi;

— Opel – 1.7 и 2.0 CDTI;

— Ford – 1.6 и 2.0 TDCi;

— VAG – 1.6 и 2.0 TDI

— Mercedes – 2.2 и 3.0 CDI;

— Toyota – 2.0, 2.2 D-4D, D-CAT;

— Honda – 1.6 и 2.2 i-CTDi, i-DTEC.

Дизельные двигатели с насос-форсунками

Однако не все пошли по пути «CR». В 1998 году VAG в противовес новой технологии представил 1.9 TDI, работающий с насос-форсунками (PD). Идея – блестящая. Каждая форсунка была объединена с насосом, приводящимся в действие от распределительного вала. Отказ от ТНВД не означал упрощение конструкции. Для работы насос-форсунок требовалась модифицированная головка блока и распределительный вал с дополнительными кулачками, которые и приводили в действие насосы форсунок.

Новая система на момент дебюта превзошла первое поколение CR по давлению впрыска – 2000 вместо 1350 бар. Несмотря на более низкую культуру работы, автомобили с двигателями PD характеризовались хорошей динамикой, податливостью тюнингу и низким расходом топлива. Стоимость производства таких дизелей была значительной, так как требовалась высокая точность изготовления.

«Золотое десятилетие» системы PD закончилось с вводом норм выбросов Евро-5. Но за это время было продано много автомобилей с насос-форсунками. Дизели PD экономичные и динамичные, но, безусловно, громче тех, что оснащены впрыском Common Rail.

Среди дизелей с PD лидируют 1.9 и 2.0 TDI. Но насос-форсунки можно найти в 1.2, 1.4, 2.5 (R5) и 5.0 (V10) TDI. Партия двигателей 2.0 TDI попала под «тихую» сервисную акцию, в процессе которой менялись форсунки. Помимо того, в 2.0 TDI PD встречалось растрескивание головки блока, а в 1.9 TDI BXE – проворачивание вкладышей.

Двигатели с насос-форсунками требуют специального моторного масла – стандарт 505.01 или 507 для DPF. Дизели уязвимы к проблемам с приводом ГРМ – ремень лучше менять вовремя (каждые 60 000 км). Сами насос-форсунки нуждаются в регулировке каждые 80-120 тыс. км (5000 рублей).

Типичные неисправности: заклинивание насоса, проблема с электромагнитом (нечасто), выработка посадочного места, износ уплотнительных колец и повреждение проводки. Симптомы: недостаток мощности, дымление, неравномерная работа двигателя.

Заключение

Дизельный двигатель с большим пробегом – это всегда риск. Будьте внимательны с заманчивыми предложениями из объявлений. Стоимость ремонта может превысить стоимость самого автомобиля.

Дизельный двигатель без ТНВД

Топливный насос высокого давления (ТНВД) в конструкции системы питания дизельного ДВС — самый сложный и дорогостоящий элемент топливоподачи. Роберт Бош разработал полностью рабочий, надежный и компактный ТНВД для дизельных агрегатов еще в 1920-е годы. Через семь лет устройство начали серийно устанавливать на грузовики, а в 1936 году ТНВД стал неотъемлемой частью дизельных легковых автомобилей.

Топливный насос высокого давления системы впрыска дизельного двигателя выполняет две важнейшие функции:

  • нагнетает под давлением нужное количество топлива;
  • регулирует точный момент начала впрыска;

Топливный насос предназначен для подачи топлива в цилиндры дизельного ДВС не только под определенным давлением, но и в определенный момент цикла. Порция подаваемого топлива должна быть точной, так как необходимо обязательное соответствие конкретной нагрузке, которая приложена к коленчатому валу.

Топливные насосы по способу впрыска бывают:

  • ТНВД непосредственного действия;
  • насосы с аккумуляторным впрыском;

В основе топливного насоса высокого давления лежит плунжерная пара, которая состоит из небольшого поршня (плунжера) и цилиндра (втулки). Особенностью изготовления плунжерной пары ТНВД являются повышенные требования к качеству и прочности стали, а также высочайшая точность. Точная подгонка плунжера и втулки крайне важна для того, чтобы обеспечить минимально допустимый зазор. Такое сопряжение называется прецизионным.

В топливном насосе непосредственного действия реализован механический привод плунжера. Все процессы нагнетания топлива и последующего его впрыска происходят одновременно. Каждая отдельная секция ТНВД подает в отдельный цилиндр нужную порцию топлива. Рабочее давление для эффективного распыления достигается благодаря движению плунжера насоса.

Топливный насос с аккумуляторным впрыском имеет такое устройство привода рабочего плунжера, который функционирует за счет силы давления сжатых газов в цилиндре дизельного ДВС. Возможным вариантом также становится работа при помощи специальных пружин.

Конструктивно ТНВД имеют несколько различных подвидов:

  • рядный насос высокого давления;
  • распределительный ТНВД;
  • магистральный насос;
Читайте также  Какое расположение двигателя лучше для электропилы?

Все типы ТНВД имеют много общего, отличия заключаются в особенностях работы той или иной системы. В рядном топливном насосе высокого давления нагнетание топлива в один цилиндр дизельного двигателя реализовано посредством работы отдельной плунжерной пары.

Насос распределительного типа может иметь как один, так и сразу несколько плунжеров в своей конструкции. Его особенностью является то, что плунжеры реализуют эффективное нагнетание и последующее распределение топлива по всем цилиндрам двигателя.

Магистральный насос осуществляет нагнетание топлива не в цилиндры, а в своеобразный аккумулятор, откуда топливо будет распределено по цилиндрам уже другими элементами системы, а именно форсунками с электромагнитным клапаном.

Производство топливных насосов высокого давления для дизельных и бензиновых ДВС налажено во многих странах мира. Признанными лидерами в данной сфере выступают зарубежные производители: Bosch, Delphi, Lucas, Zexel, Denso и другие.

Главные причины затрудненного пуска горячего дизельного двигателя. Проблемы с плунжерной парой ТНВД, перелив топлива через дизельные форсунки, датчики.

Конструкция дизельного топливного насоса высокого давления, потенциальные неисправности, схема и принцип работы на примере устройства системы топливоподачи.

Особенности работы и причины неисправностей дизельных форсунок. Как самостоятельно выполнить снятие, дефектовку, разборку и ремонт форсунок дизельного ДВС.

Что представляет собой плунжер на примере устройства и работы топливного насоса высокого давления дизельных двигателей. Самостоятельная диагностика.

Виды дизельных форсунок в разных системах подачи топлива под высоким давлением. Принцип работы, способы управления форсунками, конструктивные особенности.

Механический и электрический бензонасос, конструкция и принцип действия устройства, виды насосов и основные неисправности, особенности эксплуатации

ТНВД: виды, диагностика, типовые неисправности

ТНВД или топливный насос высокого давления — один из наиболее сложных и специфичных элементов современных дизельных двигателей. Помимо данного типа моторов, такие узлы используются в инжекторных силовых агрегатах, у которых организована подача бензина напрямую в цилиндры.

Значительная стоимость насоса обуславливается сложностью его изготовления, связанного с необходимостью использования высокоточного производственного оборудования. От качества и стабильности работы топливного насоса высокого давления зависит функционирование всего силового агрегата, так как он отвечает не только за нагнетание горючего, но и за дозирование порций смеси и их подачу к распылителям в заданное время.

Что собой представляет?

ТНВД является одним из основных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей и предназначается для своевременной подачи порции смеси в камеру сгорания. Особенностью такого горючего является зависимость качества воспламенения от уровня оказываемого давления. Действия стандартной поршневой системы в данном случае оказывается недостаточно, так как требуется довести давление до показателя в 150 Мпа и более. Для обеспечения этого условия и используется специфический ТНВД для дизельных силовых агрегатов.

С появлением промышленной версии систем типа Common Rail, в которых контроль распылителей осуществляется с помощью электроники, функционал насоса ограничился одним действием – контролем уровня нагнетаемого давления.

Конструкция

Чаще всего ТНВД размещается в пространстве под капотом недалеко от силового агрегата. У большинства дизельных двигателей иностранного производства трубопроводы систем топливоподачи от насоса к форсункам изготавливаются из металла, что также уменьшает количество вероятных мест их монтажа. Конструкция данного узла включает в себя два основных элемента: цилиндр малого диаметра и расположенный в нем поршень (плунжер), образующие в сочетании плунжерную пару. Этот элемент насоса изготавливается из качественной стали, способной выдержать нагрузки при высоком давлении, и требует максимальной точности при производстве, так как для работы плунжерной пары необходимо обеспечить минимальный зазор между ее деталями (прециозное сопряжение).

Промежуточным элементом, который непосредственно объединяет ТНВД с цилиндрами, является форсунка, размещающаяся нижней частью в камере сгорания и распыляющей порции топлива. Точный момент воспламенения регулируется углом опережения и контролируется электронными системами автомобиля.

Разновидности

В конструкции современных дизельных двигателей используются топливные насосы высокого давления (ТНВД) нескольких типов.

Рядный

Этот тип конструкции характеризуется надежностью и длительными сроками эксплуатации. Смазка насосов данного класса производится моторным маслом, что обеспечивает их совместимость с дизелем низкого качества. Рядные конструкции устанавливаются на силовые агрегаты с раздельными камерами сгорания и комплектуются плунжерными парами в соответствии с числом цилиндров. Поршни насоса приводятся в движение кулачковым валом, который соединен с коленвалом двигателя. Перманентное прижатие плунжера к кулачку обеспечивается с помощью пружин. Система имеет следующий принцип действия: вращение кулачкового вала смещает поршень, который перекрывает каналы впуска и выпуска. Одновременно с этим в камере повышается давление, открывающее нагнетательный клапан и порция горючего отправляется к конкретной форсунке.

За дозирование объема топлива в новых моделях отвечает электроника, а в старых двигателях это свойство обеспечивалось поворотом поршня на некоторое количество градусов внутри цилиндра. Механизмом, отвечавшим за данную операцию, служила шестерня, соединенная с зубчатой рейкой и подведенная к педали газа. Корректировка впрыска при изменении нажатия на акселератор производилась через муфту с грузиками, расходящимися под влиянием центробежной силы и обеспечивавшими необходимый угол опережения, в зависимости от оборотов мотора.

Распределительный

Эта конструкция характеризуется более плавной и стабильной работой, а также меньшими габаритами в сравнении с предыдущим вариантом. Топливные насосы высокого давления распределительного типа включают в себя следующие модификации:

  • Роторные или плунжерные
  • С кулачками внутреннего, торцевого или наружного размещения

Данный вариант конструкции оснащается парой плунжеров, которые обслуживают все камеры сгорания. При этом поршни совершают количество оборотов, равное числу цилиндров в конкретном двигателе, что обуславливает перманентно высокий уровень нагрузки на детали и их ускоренный износ, относительно аналогов рядного типа.

Магистральный

Этот тип конструкции характеризуется наилучшей управляемостью процессов воспламенения среди существующих аналогов и используется в двигателях с системой Common Rail. Максимальный контроль за горением смеси обеспечивается, благодаря подаче дизеля не напрямую в камеру сгорания, а в рампу (магистраль), выполняющую функцию предварительного аккумулятора. Такое технологическое решение дало возможность разделить процессы впрыска смеси и формирования необходимого давления. Работа насоса контролируется электронными системами управления.

ТНВД данного типа имеют наибольшую эффективность и считаются вершиной эволюции в своем классе. В различных моделях двигателей применяются насосы с различным количеством (от 1 до 3) плунжерных пар. Помимо этого, система может оснащаться гидравлическим приводом, подающим горючее через специальные клапаны. Такое конструктивное решение позволяет наиболее точно отрегулировать дозировку.

Принцип работы

Схема топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя включает в себя поршень и нагнетательный клапан. Получая импульс от коленвала силового агрегата через передачу, кулачковый вал вращается и «набегает» на муфту, которая движется в направлении форсунки, увеличивая давление в порции горючего над поршнем. Одновременно с этим перекрывается впускной тракт. После достижения необходимой степени давления нагнетательный клапан открывается, и дизель попадает в форсунку. При движении вниз оставшееся горючее удаляется через винтовой канал, прорезанный в корпусе плунжера. При этом полость в поршне в определенный момент оказывается на одном уровне с выпускным трактом и процедура повторяется.

За управление ТНВД в современных силовых агрегатах отвечают электронные блоки. Аппаратура получает данные от контроллеров температуры, вращения вала, температуры охлаждающей жидкости, горючего и др., на основании чего формирует командные сигналы. Основываясь на заложенных в память оптимальных алгоритмах работы и поступающей информации, электронные блоки регулируют циклы подачи и угол опережения.

В зависимости от конкретного двигателя в его конструкцию могут быть включены дополнительные узлы, предназначенные для контроля работы насоса.

Признаки и причины неисправности

В подавляющем большинстве случаев, причиной ремонта систем топливоподачи дизельных двигателей становится низкое качество применяемого топлива и смазочных материалов. Попадание в плунжерную пару или форсунки инородных частиц и пыли практически гарантированно выводит их из строя. Наиболее легко отслеживаемыми признаками возникновения проблемы являются:

  • Затрудненный запуск
  • Увеличившийся расход горючего
  • Явные провалы мощности
  • Увеличившаяся дымность
  • Появление посторонних звуков при работе мотора

Одной из самых распространенных причин возникновения неисправностей считается естественный износ плунжерной пары. Микронные зазоры начинают увеличиваться, в них образуется нагар, что приводит к сбоям в системе.

Еще одной распространенной ситуацией являются перебои в подаче горючего, причиной которой могут стать:

  • Уменьшение пропускной способности распылителей
  • Критический износ зубцов на рейке или клапанов
  • Механические повреждения втулки
  • Истирание металла поршня
  • Диагностика и ремонт

В связи со сложностью конструкции, диагностика состояния систем топливоподачи дизельных двигателей требует использования специализированных стендов и предъявляет жесткие требования к профессиональному опыту механиков. Эта операция чисто технически не может быть выполнена в сервисе «гаражного» уровня. При возникновении перебоев в работе силового агрегата необходимо немедленно обратиться в дизель-центр, оснащенный соответствующим оборудованием. Корректно проведенная диагностика дает возможность отследить стабильность давления, равномерность подачи горючего, степень износа деталей и их остаточный ресурс, а также иные факторы, влияющие на качество работы ТНВД, форсунок и периферийных устройств. Системный подход позволяет владельцу сэкономить на ремонте, своевременно меняя износившиеся детали и заранее планируя дальнейшие работы.

Необходимо учитывать, что причиной неполадок могут являться электронные блоки управления и датчики, транслирующие неверные данные при полной исправности механических узлов. Ложная информация, поступающая в бортовой компьютер, приводит к генерации некорректных управляющих сигналов. Определить точную причину неполадки в домашних условиях практически невозможно. Даже в том случае, если владелец в состоянии собственными силами разобрать насос, самостоятельная установка новых деталей связана с риском поломки всего, весьма дорогостоящего, узла. Ремонтом ТНВД должны заниматься только работники профессиональных техцентров.

Вне зависимости от результатов диагностики, продлить срок эксплуатации насоса и топливопровода позволит тщательный контроль качества горючего и степени чистоты фильтра. Избыточное засорение может стать причиной образования нагара даже при заправке стабильно хорошим дизелем.

Похожие статьи

В модельном ряду индийской автомобилестроительной компании Tata Motors Ltd — автомобили, оборудованные мощными и экологичными дизельными двигателями, соответствующими «Евро-3» и «Евро-4». Особое .

Читайте также  Ремонт ТНВД бензинового двигателя

Дизельные двигатели не просты в эксплуатации, но экономичны и имеют высокий ресурс. Но и у них узлы и агрегаты периодически выходят из строя, требуя восстановления. Это также касается топливных .

Двигатели КамАЗ-740 для грузовых автомобилей обладают высокой степенью надёжности, но сложные условия эксплуатации, длительный срок работы, использование низкокачественного топлива периодически .

В отличие от Европы, на российских дорогах заметно больше автомобилей оснащённых бензиновыми моторами, а дизели всё ещё в аутсайдерах. Приблизительное соотношение 93:7, конечно, впечатляет и .

Все о ремонте топливных систем дизельных двигателей. Исследование ЗР

С момента своего появления два десятка лет назад дизельная аппаратура Common Rail сменила уже несколько поколений. Ее современные компоненты — высокотехнологичные узлы, которые требуют особого подхода при ремонте. Поэтому крайне важно проводить их лечение в соответствующих условиях, а не на коленке. Производители позаботились о разработке технологий ремонта, поставке запчастей и даже о создании сетей специализированных СТО.

При схожих устройстве и принципе работы форсунки и ТНВД Common Rail разных производителей могут иметь довольно серьезные конструктивные особенности. Это обуславливает специфику их восстановления, хотя общий подход одинаковый. В качестве примера рассмотрим технологии ремонта форсунок и ТНВД фирмы Bosch — одного из самых крупных производителей компонентов топливной аппаратуры.

Цена ошибки

Прежде чем грешить на систему питания, необходимо провести полноценную диагностику двигателя. А у дизеля с этим всё не так просто (ЗР, № 9, 2017). Некорректная работа форсунок или ТНВД может быть вызвана неисправностями других систем мотора. Их надо выявить до снятия топливных компонентов, иначе можно сильно осложнить себе жизнь.

Снятие форсунок на моторе с большим пробегом — целая история. Они часто закисают в своих колодцах. Даже профессионал рискует при извлечении форсунки незаметно деформировать ее корпус. А это поставит крест на ее корректной работе и возможности ремонта. Будет очень обидно (и накладно!), если по этой причине умрет исправный в остальном узел.

Снятие и установка ТНВД тоже требуют опыта, ведь нужно как минимум правильно выставить метки на механизме ГРМ. Кроме того, если отремонтировать неисправный топливный компонент, но не вычислить истинного виновника проблемы, беда повторится — а это новые траты на диагностику и ремонт.

Форс-мажор

Перед началом ремонта снятую форсунку обязательно ставят на стенд: проверяют ее герметичность и заданные параметры топливоподачи для основных режимов работы ­двигателя. У пьезофорсунок проверяют ­также сопротивление изоляции.

Сейчас ремонт возможен только для электромагнитных форсунок Bosch — большинства серий, за редким исключением (это, например, некоторые неразборные форсунки для коммерческого транспорта). Производитель разрабатывает технологии и оборудование для восстановления пьезофорсунок, но срок окончания этих работ пока неизвестен.

Форсунка Common Rail — очень специ­фический и технологичный компонент. Для ремонта требуется разношерстный фирменный специнструмент и оборудование, а также строгое соблюдение пошаговых измерений при сборке и моментов затяжки элементов. Вдобавок современная дизельная аппаратура проектируется с жесткими параметрами. К примеру, в топливную магистраль после фильтра не должны попадать частицы размером более трех (!) микрон. То есть при ремонте форсунок необходимо создать практически стерильные условия. Поэтому производители обязывают авторизованные СТО использовать помещения, подготовленные и оборудованные по особым требованиям (среди непременных условий — например, фильтрация воздуха и спецодежда для персонала).

Для электромагнитных инжекторов доступен весь спектр запчастей, их можно заменить по отдельности или в составе определенных пар. Не поставляют только корпус: он слишком дорогой — такой ремонт форсунки экономически нецелесообразен. В случае деформации корпуса восстановить его невозможно.

Даже при грамотном извлечении из двигателя и при разборке/сборке форсунка деформируется (в допустимых пределах). По этой причине Bosch формально заявляет о возможности только одного ремонта форсунки. Однако практика показывает, что при соблюдении технологии корпус выдерживает до трех вмешательств.

Наибольшему износу в форсунке подвержена механическая часть, электрическая страдает крайне редко. Самая частая причина ремонта — размытие седла шарикового клапана. Это происходит из-за гигантской разницы давлений топлива в этой зоне — неизбежно идет кавитационный износ, который усугубляется попаданием воды и абразивных частиц в дизтопливо.

Чуть меньше страдает пара игла/распылитель. Ее износ идет по похожему сценарию. Результат — увеличение размеров каналов в распылителе и затирание иглы, из-за которого она начинает перемещаться недостаточно плавно и даже подклинивать. А носик распылителя, который находится непосредственно в камере сгорания, может пострадать из-за аномальных рабочих процессов в цилиндре, например из-за локального повышения температуры.

При ремонте используют пакет обязательно заменяемых запчастей и пакет рекомендованных к замене. Первая группа — одноразовые элементы. Это, например, гайки электромагнита и распылителя, уплотнительные кольца высокого давления. По умолчанию меняют также шарик клапана. Он подвержен значительному износу, причем не всегда очевидному, — разумно обновить этот нагруженный элемент.

В пакет элементов, чье обновление желательно, входит так называемая клапанная группа (клапан со штоком) и пара распылитель/игла. Эти компоненты идут с завода только в сборе, так как их прецизионно подбирают друг к другу для получения точных зазоров. При полной разборке форсунки не менять эти элементы неразумно. Они также страдают от естественного износа. Итоговая цена при таком подходе значительно повысится, но зато это убережет от повторного разбора форсунки в ближайшей перспективе для замены этих компонентов и более значительных затрат.

Сейчас Bosch внедряет новый подход к ремонту, который подразумевает частичное объединение обоих пакетов запчастей. Таким образом, перечень обязательно заменяемых запчастей расширится, что положительно отразится на ресурсе форсунок. Причем цена потолстевшего пакета почти не увеличится, так как каждый компонент в составе пакета обойдется клиенту дешевле. Стоимость работ остается прежней. Такие ремкомплекты уже доступны для многих моделей форсунок, а для других — находятся в процессе подготовки.

После ремонта форсунки снова проверяют на стенде, на сей раз — по расширенному тест-плану. После удачного прохождения им присваивают коды коррекции, которые надо внести в контроллер двигателя, чтобы обеспечить равномерную цикловую подачу топлива по цилиндрам.

Под давлением обстоятельств

На первый взгляд, современный дизельный ТНВД страшен и сложен. Однако по сравнению с форсункой он куда проще — как конструктивно, так и в ремонте. Его можно разобрать и собрать без применения множества спецприспособлений. Однако требование чистоты в ремзоне никто не отменял, хотя для работ с ТНВД уже не нужно стерильное помещение, какое требуется для форсунок.

Входную диагностику ТНВД проводят на стенде: проверяют производительность насоса и работу его дозирующего блока в различных режимах.

Пул доступных ремонтных запчастей зависит от конструкции ТНВД. Сейчас в нашей стране на легковых автомобилях используются в основном насосы Bosch последних двух поколений: CP3 и CP4.

Насос СР3 появился в начале 2000‑х годов. Его главная конструктивная особенность — невозможность отдельной замены плунжерных пар, поскольку их гильзы вышлифованы непосредственно в корпусе насоса. При повреждении плунжера и зéркала его цилиндра ремонт экономически нецелесо­образен — нужно менять корпус в сборе, а его не поставляют в запчасти. Одна из причин — высокая цена. Зато все остальные компоненты СР3 есть в свободном доступе (по отдельности): вал, подшипники, уплотнения, встроенный подкачивающий насос и дозирующий блок. И заменить их довольно просто.

Насос последнего поколения СР4 появился в 2010 году. Любой его элемент можно обновить. В корпус встроены блоки с плунжерами, заменить которые несложно. Но рядовой потребитель может свободно купить для этого насоса только дозирующий блок, остальные компоненты поставляются исключительно в авторизованные техцентры «Бош Дизель Сервис». Причем они привязаны к базам данных и технической информации по ремонту.

У CP3 и CP4 нет откровенно слабых мест — при правильной эксплуатации все детали изнашиваются более-менее равномерно. Поэтому список ремонтных операций и запчастей для замены составляется индивидуально в каждом конкретном ­случае — по результатам дефектовки. Помимо одноразовых элементов (например, уплотнителей) желательно по умолчанию обновлять подшипники с обоймами и их упорные кольца.

У ТНВД первым сдается в основном навесное оборудование, в частности дозирующий блок. Заменить его можно в обычном сервисе при условии соблюдения хотя бы элементарной чистоты. Ведь грязь, попавшая внутрь клапана при снятии старого блока и установке нового, может мгновенно прикончить недешевый узел.

Увы, рядовые ремонтники нередко не соблюдают требуемый момент затяжки встроенного в ТНВД подкачивающего насоса. В результате он может перекоситься, и тогда его шестерня начнет контактировать со стенкой корпуса, — а металлическую стружку, которая в этом случае непременно образуется, разнесет по всей топливной системе.

После ремонта ТНВД опять ставят на стенд, чтобы провести выходной контроль по полному тест-плану.

Разовая оплата

Услуги «Бош Дизель Сервисов» недешевы. Ремонт одной форсунки обойдется примерно в 8000–15 000 рублей, а ТНВД — от 7000 рублей.

В идеале следует отдавать предпочтение СТО, куда можно пригнать автомобиль для полноценной диагностики. Это некая подстраховка, поскольку одна станция будет делать все работы под ключ, а при ремонте дизельного мотора это очень важно. Попытки сэкономить часто заканчиваются потерей времени и больших денег. Причиной может стать некачественная диагностика или ремонт, а также грубые ошибки при демонтаже и установке компонентов на автомобиль.

Если в вашем регионе есть «Бош Сервисы», занимающиеся исключительно ремонтом предварительно демонтированной с автомобиля дизельной аппаратуры, лучше пойти другим путем и поручить диагностику, а также снятие и установку элементов клубному техцентру, обслуживающему автомобили конкретной (вашей) марки. В этом случае вы сведете риски к минимуму.

Одно из достоинств авторизованных сервисов — постоянный контроль фирмы-изготовителя. Нарушители правил игры очень быстро теряют свою лицензию.

Благодарим компанию Bosch за помощь в подготовке материала.